改进的挤压系统预调质器的制造方法
【专利说明】改进的挤压系统预调质器
[0001 ] 本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2011/047111，国际申请日为2011年8月9 日，进入中国国家阶段的申请号为201180021519.2，名称为"改进的挤压系统预调质器"的 发明专利申请的分案申请。 发明领域
[0002] 本发明广泛地关注与诸如挤压机或制粒机的下游处理设备结合使用的预调质器， W便提供动物饲料或人类食物原料的预煮熟度和湿度。更具体地，本发明关注运类预调质 器W及包括该预调质器的挤压系统，其中该设备具体设计成与低能力、低成本的挤压器一 起使用W提供饲料原料的充分湿润。
【背景技术】
[0003] 大部分饲料生产系统包括用于湿润且有时部分地煮熟初始饲料原料(例如，诸如 将在宠物食物原料中存在的相应量的蛋白质、脂肪和淀粉)的预调质器。运类预调质器与诸 如制粒机或挤压机的下游处理设备配合。通常，运类预调质器沿外壳的长度设有喷射口用 来在处理过程中喷射蒸汽和/或水。组合的能量(热能和机械能)可用来使通过预调质器的 原料部分地糊化，测量为淀粉含量的糊化度，但在任何情形下提供便于下游处理所需的湿 度。
[0004] 预调质器技术已经发展很长一段时间。一种早期类型的预调质器，称为溫吉尔DC 预调质器，具有一对相同横截面面积的并排式的腔室，每个腔室内有相应的轴，且轴装配有 多个向外延伸的叶片状混合件。运些类型的预调质器能够使初始原料糊化到约20%的水 平。
[000引对预调质器显著的改进在美国专利申请第4752139号中例示。运些称为溫吉尔DDC 的预调质器具有类似现有并排式腔室的外壳，但其中一个腔室的横截面面积大于另一个。 另外，轴W不同的转速运行。运些类型的DDC单元能够使初始原料达到30%左右的糊化度。 美国专利申请第7674492号中披露更新的改进。运些预调质器类似于DDC型，但每根轴装配 有变速驱动，在预调质器运行过程中该变速驱动允许同时调节相应轴的转速和转动方向。 该最新一代的预调质器由溫吉尔作为HIP预调质器供应到市场，且运些调质器能够实现50-60%的糊化度。
[0006] 如可理解的，每种后续代的预调质器制造更复杂和更昂贵。例如，简单的DDC预调 质器将卖约60000美元，而HIP型将花费约150000美元。
[0007] 上述的DDC和HIP预调质器通常设计成用于每小时10吨及W上的高通过量挤压系 统。然而，初级挤压系统的容量低得多(例如，每小时4吨）。运些较小系统通常因系统的总成 本太高而不设有上述预调质器。因此，在运些低能力系统中，已经习惯使用非常简单的、单 轴揽拌机代替预调质器。运些揽拌器因相对便宜而不能有效提供下游挤压所要求的湿度和 糊化度。运些单元主要由于它们具有非常低的生产停留时间的事实而通常是低于15%的糊 化度。过去已知的是装备揽拌器和具有内部挡板或类似结构的低容易预调质器W尽力实现 更高的停留时间。运些权宜之计取得仅有限的成功，但此外产生产品堆积的区域，从而需要 经常清扫。
[0008] 因此本领域中有对有效、低成本预调质器的需求，该调质器可实现通常与更复杂 饲料处理系统一起使用的更高容量调质器的湿度和糊化度特性。
【发明内容】
[0009] 本发明克服W上概述的问题并提供可操作地使饲料原料在诸如挤压机或制粒机 中的下游处理之前湿润的预调质器。通常来说，本发明的预调质器包括具有入口和相对出 口的细长外壳，外壳具有靠近入口的较大直径端部和靠近出口的较小直径端部，而锥形壁 部分在外壳端部之间。至少一根细长的、可轴向转动的轴沿外壳的长度延伸并具有多个由 轴支承的轴向间隔开、向外延伸的混合件且每个混合件具有远离轴的外边缘。混合件的间 隔开的外边缘沿外壳锥形部分的长度协配地限定锥形。
[0010] 较佳的形式中，预调质器仅装配有单个轴且该轴与驱动器联接使轴W从约400-900巧m、更佳地是从约600-85化pm的速度转动。另外，外壳壁横截面基本上是圆形且其整个 长度W从约2-9°的角度、更佳的是从4-8°逐渐成锥形。外壳有利地具有从约3-8、更佳地是 从约4-7的L/D比，其中L是外壳端部之间的外壳长度，而D是外壳较大直径端部的直径。
[0011] 本发明的预调质器的主要优点是由于其与向外延伸的混合件联接的锥形设计，从 而实现实质的停留时间。运样，预调质器可操作成使其中的饲料原料停留从约0.6分钟到-4 分钟的时间，更佳地是从约1-3分钟的时间。运样，饲料原料的基本湿度达到按重量计较佳 地至少约18%，更佳地从约20-40%湿基(湿度基准）。在运方面，显著的是预调质器的揽拌 轴装配有向外延伸的混合件，较佳地是揽拌器或奖叶状设备形式的混合件沿轴的长度间隔 开并绕其周界周向地间隔。运是与装配有相应锥形的、连续的、螺旋螺纹螺杆的锥形挤压机 设备相反的。运类设备不提供必需的停留时间度，因为它们提供与间隔开的混合件相比多 得多的正向输送动作。
[0012] 本发明还提供由预调质器W及挤压机构成的完整挤压系统，该挤压机可操作地与 预调质器的出口联接并包括具有与预调质器出口连通的入口的细长圆筒W及与圆筒入口 间隔开的受限制的孔状模具出口。至少一个细长的、可轴向转动的、螺旋螺纹的螺杆组件在 圆筒内且可操作成将预调的原料从预调质器向受限制的孔状模具出口移动并通过。
【附图说明】
[0013] 图1是根据本发明的优选预调质器的立体图；
[0014] 图2是图1中所示预调质器的垂向剖视图；
[001引图3是沿图2的线3-3截取的垂向剖视图；
[0016] 图4是具有相对长的奖叶部件的预调须器的若干奖叶状混合件中的一个的正视 图；
[0017] 图5是具有相对短的奖叶部件的预调质器的若干奖叶状混合件的一个的正视图；
[0018] 图6是可操作地安装在单一螺杆挤压机上游的图1所示的预调质器的正视图。
【具体实施方式】
[0019] 现转向附图，根据本发明的预调质器10在图1-3中示出。预调质器10主要包括细长 的、逐渐成锥形的外壳12,外壳12具有基本上圆形横截面的外壳壁14、大直径的端部壁16， W及相对较小直径的端部壁18外壳壁14具有邻近壁16的原料入口 20W及靠近壁18的向下 敞开的出口 22。外壳壁由此限定截头圆锥形的内部腔室24。如所示，外壳12由L形的安装件 26、28支承。为了允许可选择地将蒸汽和/或水喷入腔室24，第一系列的入口端口 30沿外壳 壁14的顶部设置，而第二系列端口 32W与外壳壁14成基本上相切关系的方式位于外壳壁14 的下部。清理口 34较接地固定到外壳壁14的顶部且可打开W便于进入腔室24。
[0020] 预调质器10还包括基本上沿腔室24的中屯、线延伸整个腔室24长度的细长轴36。轴 36的外侧端部38和40由分别支承在端部壁16和18上的轴承结构件42和44可转动地支承。驱 动组件(未示出）可操作地联接到轴36的端部38 W便W相对高的速度(例如，400-900rpm)转 动轴36。运类驱动组件通常包括驱动电动机和减速齿轮组件。或者，在本上下文中可使用变 速驱动，W便允许无限调节轴的转动速度W及控制轴的转动方向。
[0021] 多个向外延伸的奖叶状混合件46沿轴长度固定到轴36。每个混合件46包括螺纹柄 48W及基本上平面的奖叶部分50,该奖叶部分50具有相对侧边缘50a和50b且宽度大于柄48 的宽度。如图2中最佳所示，每个柄部分旋入轴36中的适当螺纹孔52,而奖叶部分50相对轴 36的纵向轴线基本上径向延伸。参照图3,将观察到混合件46沿轴36的长度侧向间隔开的， 而且还绕轴周界周向地隔开。每个奖叶部分50具有最外边的边缘54,该边缘54紧邻(较佳地 是不大于约1/2英寸)外壳壁14的内表面定位。混合件46的轴向间隔开的外边缘54协配地限 定锥形，该锥形的较佳形式与外壳壁14的锥形基本上相同。为了实现运一目的，多个混合件 46从靠近端部壁16的点到靠近端部壁18的轴36的远端具有不同的总体长度。运种尺寸不同 在图4和5中示出，其中将看到比较的混合件的柄48和奖叶部分50的长度都是不同的。
[0022] 为了调整原料通过预调质器的停留时间，可改变相应奖叶的定向。例如，图2中，所 有的混合件46定向在相对轴36的转动方向和轴的纵向轴线的中性位置（即，奖叶部分50位 于垂直于轴的轴线的平面）。如果希望使原料减速流过腔室24,某些或所有混合件46就可定 向在负角度位置。例如，如果轴36W顺时针方向转动(见图3)，使流动减速的混合件可定向 在一个角度，使得边缘50a比相对边缘50b更靠近端部壁16,且奖叶部分50的平面将处于一 个相对于轴的纵向轴线的角度。流动减缓的程度将取决于负向定位的混合件的数量W及其 角度定向；通常，运个角度相对于轴的纵向轴线成约2-20°。
[0023] 类似方式，如果希望提高原料通过腔室24的流速，某些或所有的混合件46就可定 位在正向增流位置。该位置与负向位置相对，且在W上给出的实例中，增流的混合件46将W 一定角度定向使得边缘50化k相应的边缘50a更靠近壁16,而奖叶部分的平面将处于一个相 对于轴的纵向轴线的角度。
[0024] 在很多情形中，建议设置一定数量的混合件46,运些混